Bislang wurden Solarmodule vornehmlich auf mehr Leistung getrimmt. Der Leistungshunger der Solarkunden ist auch 2025 ungebrochen. Doch die Hersteller stellen ihre Fertigung zunehmend auf emissionsarme Verfahren und Rohstoffe um.
Der Grund: Wer weniger Material und Energie einsetzt, erzeugt weniger Emissionen. Und muss weniger CO₂-Steuern zahlen, um ein Beispiel zu nennen.
Kosten senken – mittelfristig
Langsam setzt sich die Erkenntnis durch, dass nachhaltige Produktion die Kosten senken kann, zumindest mittelfristig. Denn zunächst müssen neue Verfahren entwickelt und erprobt, neue Materialien getestet und zertifiziert werden.
Das ist kein Selbstläufer und mit erheblichem Aufwand verbunden. „Das nachhaltige Modul ist vor allem eins: langlebig“, sagt Gregor Kuschmann. Bei Solarwatt in Dresden ist er für nachhaltige Komponenten und Lieferketten zuständig. „Wir geben 30 Jahre Garantie auf unsere Module der Baureihe Panel Vision. Je länger das Modul funktioniert, desto weniger Emissionen verursacht es. Man muss keinen Ersatz produzieren.“
EPD-Zertifikat für Panel Vision
Unlängst hat Solarwatt für seine Doppelglasmodule das Nachhaltigkeitszertifikat EPD (Environmental Product Declaration) erhalten. Das Zertifikat wurde von der norwegischen Norge-EPD ausgestellt und bestätigt die hohen Standards der Module. EPD erfasst das Umweltprofil eines Bauteils, eines Produkts oder einer Dienstleistung – über den gesamten Lebenszyklus. Das schließt Betrieb, Rückbau und Recycling ein.
Die Anforderungen sind in der ISO-Norm 14025 (Environmental Labels and Declarations Type III) festgelegt. Dies EPD wird auf der Grundlage der Lebenszyklusanalyse (LCA) gemäß ISO 14040-14044 erstellt.
Der ökologische Fußabdruck wird in der Regel als Carbon Footprint bezeichnet und in Kilogramm Kohlendioxid gemessen, die ein Produkt zwischen Wiege und Bahre emittiert. Das Solarmodul Panel Vision 5.0 von Solarwatt verursacht nur 193 Kilogramm Kohlendioxid (ohne Rahmen gerechnet). Mit Alurahmen sind es deutlich mehr als 200 Kilogramm.
Erhebliche Fortschritte erzielt
Noch vor einem Jahr waren es 220 Kilogramm. „Solarmodule anderer Hersteller verursachen üblicherweise dreimal so viele Emissionen“, erläutert Peter Bachmann, Chief Product Officer von Solarwatt. „Darüber hinaus stellen wir sicher, dass unsere strengen Standards für Qualität und Nachhaltigkeit über die gesamte Lieferkette eingehalten werden.“
Das Dresdner Unternehmen hat seine Lieferkette weitgehend transparent gemacht, wie Nachhaltigkeitsexperte Gregor Kuschmann erläutert: „Wir arbeiten ausschließlich mit Lieferanten, die sich den Beschäftigungsstandards der Vereinten Nationen verpflichtet haben. Dazu gehören faire Entlohnung, strikter Ausschluss von Kinderarbeit und Zwangsarbeit sowie die organisierte Interessenvertretung der Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer.“
Die Glas-Glas-Module mit Topcon-Zellen leisten bis 455 Watt. Solarwatt gewährt 30 Jahre Produkt- und Leistungsgarantie und verspricht eine Modulleistung von mehr als 90 Prozent zum Ende der Betriebsdauer.
Hohe Recyclingquote erreicht
Die Module sind mit Aluminiumrahmen (35 Millimeter) ausgestattet. „75 Prozent des Aluminiums für die Modulrahmen stammen aus Recycling“, bestätigt Gregor Kuschmann. Auch bei anderen Materialien erreicht Solarwatt hohe Recyclingquoten. „Beim Silizium für die Solarzellen liegt die Recyclingquote aktuell bei 45 Prozent und bei den Gläsern bei 20 Prozent. Wir arbeiten eng mit unseren Partnern zusammen, um diese Quoten zu erhöhen.“
Solarwatt hat seine eigene Modulfabrik in Dresden vor Jahresfrist auf Eis gelegt, weil mit Solarmodulen aus einheimischer Produktion kein Geld zu verdienen war. Panel Vision wird nach Vorgaben von Solarwatt in China gefertigt.
Löwenanteil wird von Zellen verursacht
Der Löwenanteil der Emissionen entsteht bei der Fertigung der Zellen. Je mehr Silizium aus Recycling kommt, desto geringer die Emissionen. Der Anteil von recyceltem Silizium wurde erhöht, auf mittlerweile 45 Prozent. Es stammt aus Waferbruch, aus abgetrennten Schwarten und Verschnitt der zylindrischen Ingots, die rechteckige Wafer liefern. Auch die Anläufe aus dem Kristallisationsprozess (oberes und unteres Ende der Ingots) und Sägespäne werden gereinigt und aufbereitet.
Ausgezahlt hat sich der Umstieg von Perc auf Topcon. Die Perc-Zellen waren mehr als 200 Mikrometer dick, Topcon nur noch 130 Mikrometer. Sie benötigen also deutlich weniger Silizium. „Die Waferdicke haben wir ausgereizt“, meint Kuschmann. „In den nächsten zwei Jahren ist keine wesentliche Verschlankung mehr zu erwarten.“ Denn bei weniger als 120 Mikrometern wird der thermische Stress bei der Verlötung zu groß. Dafür wachsen die Wafer (Zellen) in der Fläche. Extrem dünne Wafer lassen sich nur in Glas-Glas-Modulen verwenden, wo das Zelllaminat in der Nulllinie (neutrale Zone der Biegelinie) zwischen den Gläsern liegt. In Glas-Folie-Modulen sind die Zellen stärker beansprucht, weil es keine neutrale Zone der Biegelinie gibt.
Glas-Glas-Module im Vorteil
Zudem wurde der Silberanteil in der Zelle reduziert. Solarwatt hat Busbars und Verbinder weiter verschlankt und ist bei den Multibusbars auf Runddrähte umgestiegen (früher Flachdrähte).
Im Reich der Mitte geht der Ausbau der erneuerbaren Energien zügig voran, in einigen Regionen wird saubere Wasserkraft eingesetzt. In manchen Regionen liegt der Anteil der erneuerbaren Energien für die Fabriken schon bei 85 Prozent.
Und: „Wir lassen die Module nach unseren Vorgaben bauen“, erläutert Kuschmann. „Das ist keine Ware von der Stange.“ Deshalb können neue Ideen sehr schnell in die Fertigung einfließen. Die Zulieferer von Glas, Folien, Metallen und den Wafern sind örtlich beim Modulhersteller konzentriert, „aus diesem Grund sind die Wege kurz“, wie Kuschmann sagt. Der Transport von Fernost nach Rotterdam per Schiff macht weniger als drei Prozent der Emissionen eines Solarmoduls aus.
Schon vor vier Jahren begonnen
Solarwatt hat bereits vor vier Jahren damit begonnen, sich die Emissionen genauer anzuschauen. Antrieb waren Forderungen von französischen Vertriebspartnern. Denn in Frankreich müssen Solarmodule, die in öffentlichen Ausschreibungen für Anlagen mit mehr als 100 Kilowatt verbaut werden, sogenannte Certisolis-Kriterien nachweisen. Auch Norwegen stellt sehr hohe ökologische Anforderungen, weshalb norwegische EPD-Zertifizierer europaweit führend sind. Mittlerweile erfüllt Solarwatt die französischen und norwegischen Vorgaben.
Die Erfassung der Emissionen – und damit letztlich der Energie und des Materials – bezeichnet man als Cradle-to-Cradle-Ansatz, der die gesamte Lebensdauer des Produkts umfasst. Bei der Analyse stellte sich heraus, dass die Modulfertigung nur geringen Einfluss auf die Emissionen hat.
Cradle-to-Cradle-Analyse
Vor allem die Ingots und Wafer, die Gläser und der Alurahmen fallen ins Gewicht. „Man muss sich die gesamte Fertigungskette anschauen“, meint Kuschmann. „Nach der Cradle-to-Cradle-Analyse qualifizieren wir nun mehr und mehr unsere Zulieferer.“ Dieser Prozess ist eigentlich niemals zu Ende, wie die Verbesserungen seit Frühjahr 2024 beweisen.
Unvermeidliche Emissionen werden mit CO₂-Zertifikaten kompensiert. Oder, wie es Gregor Kuschmann ausdrückt: „Unsere Strategie lautet: Erst Emissionen vermeiden, dann verringern und zuletzt kompensieren.“
Umrechnung auf Leistung und Energie
Die Angabe der Emissionen pro Modul ist schwer verständlich. Eingängiger ist ihre Umrechnung auf die Modulleistung und die damit erzeugte Energie. 193 Kilogramm CO₂ pro Modul (455 Watt) entsprechen 424 Kilogramm pro Kilowatt.
Zwar verursachen Glas-Folie-Module geringere Emissionen pro Modul, weil sie nur ein Glas haben. Glas-Glas-Module jedoch sind stabiler und halten 30 Jahre. Deshalb sind die Emissionen pro Kilowattstunde geringer. „Wir wollen Vorreiter sein“, sagt Kuschmann. „Denn wir haben ein großes Interesse, uns zu differenzieren. Unsere Produkte sind nicht billig. Dafür bieten wir Langlebigkeit und müssen den Mehrwert erklären.“
Hoher Aufwand, viel Geld
Die Ökobilanz zu erstellen und den Prozess der Zertifizierung durchzustehen, bedeutet erheblichen Aufwand und kostet viel Geld. „Unser Modul ist ein sehr spezielles Produkt, das nicht jeder beliebige Auftragsfertiger herstellen kann“, urteilt der Experte. „Wir stützen uns auf eine sehr spezielle und qualifizierte Lieferkette.“
Weniger Emissionen werden nicht allein dadurch erzielt, dass mehr erneuerbare Energien bei der Herstellung zum Einsatz kommen. „Gemeinsam mit unseren Partnern entwickeln wir auch innovative Verfahren, um Energie und Material einzusparen. Das betrifft Zellen, Folien, Gläser, Rahmen und die Anschlusstechnik.“
Wie aufwendig die Sache werden kann, beweist dieses Beispiel: Es dauerte allein drei bis vier Monate, um die ökologischen Eigenschaften des Klebers für das Typenschild der Solarwatt-Module zu ermitteln. Oft gibt es keine Vorgaben, wie die Nachweise im konkreten Fall zu führen sind – akribische Kleinarbeit.
Mehr als nur die Emissionen
Beim Kleber ging es nicht nur um Emissionen. Es ging auch um den Nachweis, dass er nicht krebserregend ist. Nachhaltigkeit und Ökobilanzen sind in der Praxis viel komplexer als die Ermittlung der Kohlendioxidemissionen.
Das Solarmodul ist ein komplexes Bauteil, mehr als die Summe seiner Komponenten. Die Abstimmung der
Zellen, Folien, Gläser und so weiter hat wesentlichen Einfluss auf die Nachhaltigkeit, auf die mechanische und elektrische Stabilität.
In der Solarwatt Academy demonstriert Akademiechef Jürgen Thurm, wie stabil die Solarmodule der Baureihe Panel Vision sind. In den Solarwatt-Modulen kommen thermisch vorgespannte Gläser mit zwei Millimetern Stärke vorn und hinten zum Einsatz. Deshalb verkraften die Module selbst härteste Einschläge. Beim Test kracht das schwere Pendel aus 1,20 Metern Höhe gegen das Modul. Das Panel Vision zittert, aber es hält stand. Lediglich ein Staubfleck markiert den Einschlag.
Wie geht es weiter? „Mit 193 derzeit nicht vermeidbaren CO₂-Äquivalenten zeigen wir, wie nachhaltig die Produktion von Solarmodulen sein kann“, sagt Gregor Kuschmann. „Das alles kommt allerdings nicht von ungefähr. In diesen Prozess fließen viel harte Arbeit und mehr als 30-jährige Erfahrung in der Modulproduktion ein.“ Nun will Solarwatt weitere Produkte analysieren, um die Emissionen zu drücken.
Foto: Heiko Schwarzburger
Foto: Heiko Schwarzburger
Foto: Solarwatt
Foto: Heiko Schwarzburger
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Zertifizierung
Environmental Product Declaration (EPD)
Führend in der ökologischen Bewertung von Produkten ist EPD Norge aus Norwegen. In Deutschland ist das Institut für Bauen und Umwelt (IBU) in Berlin mit Zertifizierungen aktiv. Das Berliner Institut arbeitet eng mit EPD Norge zusammen. In der Norm „Treibhausgase - Carbon Footprint von Produkten - Anforderungen an und Leitlinien für Quantifizierung“ (ISO 14067) sind Verfahren zur Ermittlung der Emissionen beschrieben.
in Deutschland gibt es bislang wenig Nachfrage nach solchen Ökozertifikaten. Frankreich war Vorreiter in der Photovoltaik. EPD spielt auch in den Niederlanden eine wachsende Rolle, ebenso in Skandinavien. „Wir sehen darin eine wirtschaftliche Perspektive und nehmen hohe Verantwortung für unsere Produkte wahr“, sagt Jörd Erdmann, Marketingchef von Solarwatt. „Das Thema wird über kurz oder lang in allen Industrien in der EU kommen, vor allem durch öffentliche Regularien und Anforderungen an die Märkte.“
Trina Solar
Siliziummodul aus recycelten Materialien
Die Herstellung des komplett aus Recyclingmaterial bestehenden Solarmoduls gelang in Zusammenarbeit mit Partnern der vor- und nachgelagerten Wertschöpfungskette. Im Rahmen des Projekts hat der Hersteller einen kompletten Recyclingprozess aller Komponenten und Materialien aus ausgedienten Modulen realisiert. Der Hersteller hält demnach allein im Modulrecycling 37 Patente.
Innovativ sind der Einsatz selbst entwickelter Chemikalien zur selektiven Prozessierung von Schichtstrukturen, chemische Ätzprozesse und die nasschemische Extraktion von Silber. Das so entstandene Solarmodul im sogenannten Golden-Size-Design nutzt Topcon-Zellen (N-Typ). Es hat einen Modulwirkungsgrad von 20,7 Prozent und leistet mehr als 645 Watt.
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Foto: Trina Solar
Longi
Vertrieb der neuen Solarmodule Himo X10 beginnt
Longi hat mit der Auslieferung der neuen Solarmodule Himo X10 in der DACH-Region begonnen. Das Modul basiert auf Zellen mit Rückseitenkontaktierung (HPBC 2.0), sie wurden aus Tairay-Wafern (N-Typ) hergestellt und mit der Bipolar-Hybrid-Passivierung ausgestattet. Durch die geringe lineare Degradation von 0,35 Prozent ist das Modul besonders langlebig. Zero-Busbar-Struktur und Shading Optimizer erhöhen die Leistung erheblich. Die Ausgangsleistung der neuen Module erreicht bis zu 670 Watt. Der Wirkungsgrad liegt bei 24,8 Prozent, die Effizienz der Zellen bei 26,6 Prozent. Bis Ende 2025 will Longi rund 50 Gigawatt der neuen HPBC-2.0-Module fertigen.
In der DACH-Region ist das Modul als Doppelglas- und Glas-Folie-Version mit 54 Zellen (490 Watt) und 72 Zellen (670 Watt) ab sofort verfügbar und bestellbar. Longi bietet eine Leistungsgarantie von 30 Jahren. Der österreichische Anbieter Energy 3000 hat bereits 100 Megawatt geordert.
In Österreich und der Schweiz, wo alpine Witterung robuste Systeme erfordert, gewährleistet der niedrige Temperaturkoeffizient von minus 0,26 Prozent pro Grad Celsius eine optimale Leistung sowohl in heißen Sommern als auch in eisigen Wintern. Darüber hinaus verbessert das Zero-Busbar-Design sowohl die Ästhetik als auch die Leistung. Besonders wirtschaftlich ist das Modul durch sehr gutes Schwachlichtverhalten. Mit nur einem Prozent Degradation im ersten Jahr und einer linearen Degradationsrate von 0,35 Prozent pro Folgejahr ist das Modul außerordentlich ertragsstabil.
Der Herstellungsprozess für Rückkontaktmodule wurde durch die Zero-Busbar-Struktur verbessert. Longi verwendet ein intelligentes Lötverfahren, um die Verbindungen stabiler zu machen. Durch die direkte Verbindung der Lötverbinder mit den Fingern wird die Energieübertragungsdistanz um 6,5 Prozent reduziert, was die Leistung des Moduls um fünf Watt erhöht. Zudem wird die Abschattung der Rückseite durch Busbars vermieden, was Ästhetik und Leistung verbessert. Präzisionslasergravur und hochtransparente Isoliermaterialien verbessern die Leistung zusätzlich.
Longi baut die Zellen aus dem selbst entwickelten und gefertigten Tairay-Wafer. Mit verbesserter Widerstandsverteilung, weniger Verunreinigungen und höherer Bruchfestigkeit um 16 Prozent bietet dieser Wafer die Basis für die leistungsstarken Zellen. Der Prozess, den Siliziumkristall aus der Schmelze zu ziehen, wurde wesentlich verbessert.
Winaico
Modulserien gemäß EPD zertifiziert
Winaico hat das EPD-Label für zwei Solarmodulserien erhalten: WST-XXXNGX-D3 und WST-XXXNGXB-D3. Die Umweltproduktdeklaration EPD analysiert den Lebenszyklus, um alle Umweltauswirkungen eines Produkts zu erfassen – von den Rohstoffen über die Fertigung bis zu Betrieb und Entsorgung.
Vergeben wird das Zertifikat von einer weltweit anerkannten Initiative zur Förderung von Nachhaltigkeit und Transparenz in der Produktbewertung. „Die EPD-Zertifizierung unserer Solarmodulserien ist ein weiterer Schritt in unserer Verpflichtung, umweltfreundliche und nachhaltige Lösungen für die Solarindustrie bereitzustellen“, sagt Marc Ortmanns von Winaico Deutschland. „Mit dieser Zertifizierung stellen wir unseren Kunden detaillierte und vertrauenswürdige Informationen zur Verfügung.“
Durch die Veröffentlichung des Zertifikats im International EPD System erhalten die Kunden einen klaren und überprüfbaren Überblick über die Umweltwirkungen der Solarmodule. Gegründet im Jahr 2008, gehört Winaico zum taiwanesischen Konzern Win Win Precision Technology. Über Niederlassungen in Deutschland, Australien und den USA beliefert Winaico mehr als 900 Fachbetriebe und ausgewählte Handelspartner in 29 Ländern.
